- •Московский Государственный Университет Приборостроения и Информатики
- •Введение. Понятие о микропроцессорах
- •История появления микропроцессоров
- •Терминология курса
- •Классификация и основные параметры мп
- •1. Обзор современных оэвм
- •1.1. Микроконтроллеры фирмы motorolla
- •1.1.1. Семейство нс05
- •1.1.2. Семейство нс08
- •12-Разрядный 6 канальный контроллер шим (pwm08),
- •1.1.3. Семейство нс11
- •1.1.4. 16- И 32-разрядные микроконтроллеры motorola
- •1.1.5. Номенклатура и области применения микроконтроллеров семейства 68нс16
- •1.1.6. Номенклатура и области применения микроконтроллеров семейства 68300
- •1.2. Производители микроконтроллеров семейства mcs51
- •1.3. 8-Разрядные кмоп flash микроконтроллеры семейства ат89.
- •1.3.1. Отличительные особенности
- •1.4. Высокопроизводительные 8-разрадные risc контроллеры семейства at90s
- •1.4.1. Вычислительные особенности
- •1.5. Программируемые контроллеры фирмы Dallas Semiconductor
- •1.5.1. Микроконтроллеры с динамической организацией (Soft Мicго)
- •1.5.2. Обеспечение высокой производительности в скоростных микроконтроллерах.
- •1.5.3. Организация памяти скоростных контроллеров.
- •1.5.4. Возможности скоростных контроллеров.
- •1.6. Семейство микроконтроллеров msp430 Texas Instruments
- •1.6.1. Risc-архитектура
- •1.6.2. Режимы энергосбережения
- •1.6.3. Системный генератор
- •1.6.4. Библиотека fpp ( Floating Point Package )
- •1.6.5. Отладочные средства
- •1.6.6. Краткие технические характеристики семейства msp430 (Flash-Based)
- •2. Архитектура мп и микро-эвм
- •2.1 Общая архитектура мпс
- •2.2. Принципы управления операциями
- •2.3. Архитектура микропроцессоров
- •2.4. Микропроцессор кр580ик80а
- •2.4.1. Принцип работы мп
- •2.4.2. Организация стека в мпс
- •2.4.3. Организация прерываний
- •2.4.4. Организация пдп
- •2.4.5. Форматы данных и команд
- •2.5. Форматы команд и способы адресации
- •2.6. Система команд микропроцессораКр580ик80а
- •3. Запоминающие устройства и их основные характеристики
- •3.1. Оперативные запоминающие устройства
- •3.2. Постоянные запоминающие устройства
- •4. Средства связи мпс с объектами
- •4.1. Общие положения
- •4.1. Аналого-цифровые преобразователи
- •3.2. Цифро-аналоговые преобразователи
- •3.3. Преобразователи уровня и другие средства связи
- •4. Применение микропроцессоров и микропроцессорных систем
- •4.1. Особенности создания рэс на мп
- •4.2. Применение мп в измерительных приборах
- •4.3. Применение мп в промышленности. Связи, в быту
- •5. Перспективы развития микропроцессорных систем
- •5.1. Совершенствование аппаратных средств мпс
- •5.1.1. Развитие структуры и характеристик мп.
- •5.1.2. Совершенствование схем памяти
- •5.1.3. Развитие внешних устройств мпс.
- •5.2. Совершенствование программного обеспечения
- •Литература
- •Приложение 1
- •Содержание
- •1. Обзор современных оэвм 8
- •2. Архитектура мп и микро-эвм 32
1.4. Высокопроизводительные 8-разрадные risc контроллеры семейства at90s
1.4.1. Вычислительные особенности
Производительность, приближающаяся к 1 MIPS/МГц
Усовершенствованная AVR RISC архитектура
Раздельные шины памяти команд и данных, 32 регистра общего назначения
Flash ПЗУ программ с возможностью внутрисистемного перепрограммирования и загрузки через SPI последовательный канал, 1000 циклов стирание/запись
ЭСППЗУ данных/ с возможностью внутрисистемной загрузки через SPI
Последовательный канал/ 100000 циклов стирание/запись
Блокировка режима программирования
Встроенные аналоговый компаратор/ сторожевой таймер, порты SPI и UART/ таймеры/
Полностью статические приборы - работают при тактовой частоте от 0 Гц до 20 МГц
Диапазон напряжений питания от 2,7 В до 6,0 В
Режимы энергосбережения: пассивный (idle) и стоповый (power down)
КМОП микроконтроллеры семейства AT90S выполнены по AVR™ RISC архитектуре с раздельной памятью программ и данных и раздельными шинами для памяти программ и данных (Гарвардская архитектура). AVR ядро объединяет мощную систему команд с 32 регистрами общего назначения и конвейером (в одном цикле одна команда выполняется а другая выбирается) выборки из памяти программ. Все 32 регистра напрямую связаны с АЛУ, что позволяет выполнять обращение к двум независимым регистрам и возвращать результат одной командой, выполняемой в одном цикле. Шесть регистров могут использоваться как три 16-разрядных указателя адреса данных (кроме прибора AT90S1200). Выполняя команды за один тактовый цикл, прибор обеспечивает производительность, приближающуюся к 1 MIPS на МГц, что на порядок больше, чем у CISC микроконтроллеров. Архитектура эффективно поддерживает как языки высокого уровня, так и программы, написанные на экстремально плотных языках ассемблера.
Микроконтроллеры семейства оснащены встроенной загружаемой Flash памятью EEPROM, обеспечивающей внутрисистемное перепрограммирование с использованием интерфейса SPI или программирование внешними стандартными программаторами энергонезависимой памяти. Поскольку все команды 16-разрядного или 32-разрядного формата, то Flash память программ имеет 16-разрядную организацию. В качестве памяти данных в микроконтроллерах семейства используется комбинация СОЗУ и ЭСППЗУ (у прибора AT90S1200 только ЭСППЗУ) в которых размещается также и пространство памяти ввода/вывода. Стек, предназначенный для хранения адресов возврата из подпрограмм и прерываний располагается в памяти данных (у прибора AT90S1200 стек выполнен аппаратно). Ряд AVR микроконтроллеров имеют встроенный в арифметическую часть АЛУ перемножитель.
Таблица 1.6
Основные характеристики микроконтроллеров семейства AT90S.
Тип прибора
|
Объем памяти (организация), бит |
Объем (СОЗУ) памяти данных, байт |
Тактовая частота, МГц. |
Таймеры/счктчики, кол-во х разрядность |
Другие отличия |
Потребл. в активном/пассивном Vсс=ЗВ, f=4 МГц, мА |
AT90S1200 |
1 К (512x16) |
64x8 |
0...12 |
1x8 |
15 линий I/O, аппаратный стек |
2/0,5
|
A9OS2313 |
2 К (1Кх16) |
128х8 |
0...10 |
1х8, 1х16 |
15 линий I/O, ШИМ, UART |
2,5/0,8
|
AT90S2323 |
2 К (lKx16) |
128х8 (128х8) |
0...10 |
1х8 |
3 линии I/O, |
3/1,2 |
АТ90S2343 |
2 К (lKx16) |
128х8 (128х8) |
0...10 |
1х8 |
5 линий I/O, |
3/1,2 |
A90S4414 |
4К (2Кх16) |
256х8 (256х8) |
0...8 |
1х8, 1х16 |
32 линии I/O, ШИМ, UART |
3,5/1 |
AT90S4434 |
4К (2Кх16) |
256х8 (256х8) |
0...8 |
2х8, 1х16 |
32 линии I/O, ШИМ, UART 8xl0 АЦП, аналог. компаратор |
3/1,2 |
AT90S8535 |
8K (4Кх16) |
512х8 (512x8) |
0...8 |
2х8, 1х16 |
32 линии I/O, ШИМ, UART 8xl0 АЦП, аналог. компаратор |
3/1,2 |
АТ9058515 |
8K (4Кх16) |
256х8 (256х8) |
0...8 |
1х8,1х16 |
32 линии I/O, ШИМ, UART |
3,5/1.2 |
ATmega103 |
128 К (64Кк16) |
4Кх8 (4Kx8) |
0...6 |
3х16 |
40 линий I/O, 3 ШИМ, UARТ, 8xl0 АЦП, аналог. компаратор |
3/1,2 |
AТmega603 |
64 К (32Kx16) |
2Кх8 (4Кх8) |
0...6 |
3х16 |
40 линий I/O, 3 ШИМ, UARТ, 8xl0 АЦП, аналог. компаратор |
3.0/1,2 |
Микроконтроллеры семейства AT90S поставляются в очищенном состоянии - содержимое и Flash памяти программ и ЭСППЗУ данных находится в состоянии FF и готово к программированию.
Объединение на одном кристалле усовершенствованного 8-разрядного RISC ЦПУ с загружаемым Flash ПЗУ позволило фирме создать мощные микроконтроллеры, обеспечивающие высокую гибкость и экономичность в использовании приборов в качестве встраиваемых контроллеров.